摘要：基于ARM7內核的LPC2144芯片，利用μC／0S-Ⅱ嵌入式實時操作系統的可裁剪性、可移植性和多任務等特點支持下的數據采集裝置，研究了數據采集裝置在工業控制系統中的應用，在生產過程中可對生產現場的各種參數進行采集、監視和記錄；數據采集是控制系統實現控制的基本條件，只有準確實時的獲取對象的運行數據才能實施有效的控制。結果表明ARM7內核+嵌入式操作系統μC／0S-Ⅱ的移植數據采集裝置，具有低成本、低功耗、微型化、精度高、運行穩定、性價比高等特點，不僅使其采集性能大幅度提高，而且抗干擾能力和實時性顯著增
強，可以在各種工業場合中廣泛應用。
關鍵詞：數據采集；嵌入式系統；μC／OS-Ⅱ；LPC2144；RS485；USB

0 引言
數據采集技術是信息科學的一個重要分支。隨著計算機科學技術的飛速發展和普及，數據采集技術己經滲透到雷達、通信、水聲、遙感、地質勘探、振動工程、語音處理、智能儀器、工業自動控制以及生物醫學工程等眾多領域。數據采集裝置是在工業控制系統中應用最廣泛的一種設備，可實現對生產現場的各種參數進行采集、監視和記錄。
數據采集裝置的發展方向為：實時性好、適用性廣和可靠性高。因此采用嵌入式技術，開發一種基于嵌入式實時操作系統和ARM處理器的高精度、強實時性和廣適用性的新型數據采集裝置非常必要。
順應市場需求設計的數據采集裝置設計，采用了基于ARM7處理器為內核的飛利浦公司32位單片機LPC2144，其數據處理能力和豐富的片內資源滿足了數據采集裝置的功能和性能需要。同時可以使系統小型化，便于提高性能以及與各種外設連接擴展，降低了成本。μC／OS-Ⅱ作為一個源代碼公開的操作系統，在具體應用中穩定可靠。ARM7+μC／OS-Ⅱ開發設計，利用嵌入式實時操作系統的可裁剪性、可移植性和多任務等特點，不僅使其采集性能大幅度提高，而且使抗干擾能力和實時性顯著增強。可以在各種工業場合中廣泛應用，達到了設計的初衷。

1 總體方案
設計在研究嵌入式實時操作系統、ARM處理器和數據采集技術基本原理的基礎上，完成基于ARM處理器和嵌入式實時操作系統的數據采集裝置的設計。裝置具有USB接口、RS485接口，可以滿足遠程和近程數據采集的需要，同時還可以與各種傳感器配合可實現對溫度、壓力、流量、液位等常用數據的采集。

2 數據采集裝置的硬件設計
數據采集裝置功能模塊框圖如圖1所示。

2．1 系統器件的選擇
2．1．1 微處理器的選型
作為數據采集系統的核心部件，微處理器的選擇對整個系統功能的優化起著至關重要的作用。當今市場上流行的微處理器眾多，在不同的應用領域，它們都發揮著各自的優勢。一般的選型原則是：滿足應用要求，簡單易用，價格便宜，設計周期短。
LPC2144單片機是飛利浦公司生產的以ARM處理器為內核的微處理器，其處理速度快、應用廣泛、價格低廉、并且ARM處理器的功耗是同檔次其他嵌入式處理器中較低的。低成本、微電流供電的ARM處理器使電路設計更加便捷、可靠、節能。
2．1．2 嵌入式實時操作系統的選型
嵌入式實時操作系統種類很多，大體可以分為商用型和免費型。商用型實時操作系統功能穩定、可靠，有完善的技術支持，但往往價格昂貴；免費型實時操作系統在價格方面具有優勢，常用的主要有Linux和μC／OS-Ⅱ兩種。
Linux可以移植到多個不同結構的CPU和硬件平臺，具有很好的穩定性及升級能力，而且開發容易，對商用嵌入式操作系統帶來了很大的沖擊。
μC／OS-Ⅱ僅是一個實時內核，它不像其他實時操作系統那樣提供給用戶的一些API函數接口，很多工作需要自己去完成。把μC／OS-Ⅱ移植到目標硬件平臺上只是系統設計工作的開始，還需要針對實際的應用需求對μC／OS-Ⅱ進行功能擴展，包括底層的硬件驅動、文件系統、用戶圖像接口(GUI)等，從而建立一個實用的RTOS。
綜合考慮嵌入式操作系統的硬件支持；可移植性；開發工具的支持程度；能否滿足應用需求；中文內核支持；標準兼容性；技術支持等等，決定選用嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ。
2．2 硬件設計方案
數據采集裝置的硬件部分以飛利浦公司LPC2144為核心，其數據處理能力和豐富的片內資源滿足了數據采集裝置的功能和性能需要。配以模擬量采集電路、開關量采集電路、USB接口電路、RS485接口電路、液晶顯示電路、鍵盤電路等組成。
LPC2144管腳配置圖如圖2所示。